无刷电机驱动电路及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无刷电机控制技术领域，尤其是涉及一种便于升级，运行稳定性好的 无刷电机驱动电路及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着视听产品"小、轻、薄"化和家电产品的静音化以及豪华型轿车需求量增多，无 刷直流电动机需要量迅速增加。无刷直流电机用电子换向替代了电刷和换向器，具有高可 靠、高效率、寿命长、调速方便的优点。
[0003] 目前，无刷电机的驱动装置通常采用纯硬件电路实现，例如，驱动装置采用dsp芯 片，电路无法修改，并且dsp芯片价格昂贵，适用于高端产品，不利于产品升级换代。
[0004] 中国专利授权公开号<吧036750191]，授权公开日2014年6月25日，公开了一种 无刷电机驱动电路，包括单片机、无刷电机驱动板以及与无刷电机驱动板相连的无刷电机， 还包括与单片机和无刷电机驱动板相连的无刷电机调速控制电路、无刷电机正反转控制电 路以及无刷电机供电电路，所述的无刷电机调速控制电路是将脉冲宽度调制信号转化成连 续变化电压信号的输出电路；无刷电机正反转控制电路利用单片机控制电路通断，实现电 机的正转和反转换向功能；无刷电机供电电路利用单片机控制电路通断，经过三极管和两 级M0S管推动供电电路的通断功能。该发明的不足之处是，电路无法修改，不利于产品升级 换代。
【发明内容】
[0005] 本发明的发明目的是为了克服现有技术中的驱动装置的电路无法修改，价格昂 贵，不利于产品升级换代的不足，提供了一种便于升级，运行稳定性好的无刷电机驱动电路 及其控制方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种无刷电机驱动电路，包括单片机，存储器，报警器，显示器，两个按键，与所述 电机连接的三相电路，与三相电路电连接的电流检测电路，与设于电机转子上的3个角度 间隔依次为120度的霍尔传感器分别连接的3个位置检测电路；单片机、三相电路和3个 位置检测电路依次电连接，3个位置检测电路的输出端和工作电压输入端与单片机电连接； 电流检测电路的输出端与单片机电连接，单片机分别与存储器、报警器、显示器和2个按键 电连接。
[0008] 本发明将3个霍尔传感器安装在电机的转子上，相互之间间隔120度，3个霍尔传 感器的名称分别为Ha，Hb，He。霍尔传感器在电机的转子转动的每一个电周期内，转过一个 转角，产生与电机逻辑分配状态对应的状态逻辑字。电机三相共六个周期，对应到每一个转 角位0-60,60-120,120-180,180-240, 240-300, 300-360的相位期间，分别对应到状态逻辑 字为001，000,100,110,111，011，状态逻辑字中以Ha，Hb，He为顺序，101和010为禁止状态 逻辑字，即一旦单片机读取到010或101信息，则表明状态出错。
[0009] 存储器用于存储预先设定的波形周期逐渐减小的PWM变加速波和波形周期恒定 的PWM稳定波，电机磁极对数P，电机目标转速n，与目标转速相对应的周期t0,换相时序表 和电流阈值II;
[0010] 电流检测电路用于电机的电流检测，位置检测电路用于霍尔传感器未知的检测， 单片机用于控制电机加速、稳定运行及根据检测的位置状态逻辑字进行换相及力矩过小控 制，提尚了电机的可靠性和稳定性。
[0011] 本发明的电路简洁，可通过修改程序使得电机适应不同的应用场合，便于产品的 升级换代；能够迅速而稳定的启动电机，全程监控电机从启动到停止的整个过程，电机转速 高，运行稳定，能够自行检测和判断电机运行的故障，自行修复部分非硬件损坏的故障，对 于无法修复的故障能够及时停机并告知操作人员；保证了电机的可靠控制，延长了电机的 使用寿命，有利于生产商对产品进一步优化。
[0012] 因此，本发明具有电路简洁、便于升级，能够迅速而稳定的启动电机，全程监控电 机从启动到停止的整个过程，电机转速高，运行稳定，能够自行检测和判断电机运行的故 障，自行修复部分非硬件损坏的故障，对于无法修复的故障能够及时停机并告知操作人员； 保证了电机的可靠控制，延长了电机的使用寿命的特点。
[0013]作为优选，所述位置检测电路包括电阻R1、电阻R2、滑动电阻R3、电阻R4、电阻R5、 电阻R6、电阻R7、电阻R8,放大器D1，电容C1和三极管T1 ;所述电阻R1-端分别与霍尔传 感器和电阻R2-端电连接，电阻R1另一端、霍尔传感器和滑动电阻R3-端均接VCC，电阻 R2另一端与放大器D1的同相输入端电连接，滑动电阻R3的中间抽头与放大器D1的反相输 入端电连接，滑动电阻R3另一端接地，电阻R4-端与放大器D1的输出端电连接，电阻R4 另一端分别与电阻R5-端和三极管T1的基极电连接，三极管T1的发射极通过电阻R7接 地，三极管T1的集电极分别与电阻R6-端、电阻R8-端电连接，电阻R5和电阻R6另一端 均与单片机电连接，电阻R8另一端分别与单片机和电容C1 一端电连接，电容C1另一端接 地。
[0014] 作为优选，所述电流检测电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12,电容C2 和电容C3,放大器D2 ;电阻R9-端与三相电路电连接，电阻R9另一端分别与放大器D2的 同相输入端、电阻R11-端、电容C2-端、电阻R12-端和电容C3-端电连接，电阻R10- 端接3V电压，电阻R10另一端与放大器D2的反相输入端电连接，电阻R11另一端和电容C2 另一端均接〇. 3V电压，电阻R12另一端和电容C3另一端均与放大器D2的输出端电连接， 放大器D2的输出端与单片机电连接。
[0015] 作为优选，还包括电阻R14和放大器D3;放大器D2的输出端与放大器D3的反向 输入端电连接，放大器D3的同相输入端与1. 6V电压连接，放大器D3的输出端与单片机电 连接。
[0016] 作为优选，所述三相电路包括6个场效应管，电阻R13,电容C4和电容C5 ;6个场效 应管分别为场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、场效应管M5和场效应管 M6 ;6个场效应管均与无刷电机电连接，场效应管M2、场效应管M4和场效应管M6均通过电 阻R13接地，电容C4和电容C5-端均与场效应管Ml、场效应管M3和场效应管M5电连接， 电容C4和电容C5另一端接地。单片机的型号为89C52。
[0017] -种无刷电机驱动电路的控制方法，包括如下步骤：
[0018] (6-1)电机启动、加速及稳定运行
[0019] (6-1-1)存储器中设有波形周期逐渐减小的PWM变加速波和波形周期恒定的PWM
稳定波，电机磁极对数P，电机目标转速n，与目标转速相对应的周期t0,其中 储器中还设有换相时序表，换相时序表由6个依次排列的标准位置状态逻辑字构成，每个 标准位置状态逻辑字与PWM变加速波及PWM稳定波的相位相对应；存储器中设有电流阈值 II;两个按键分别为启动按键和关闭按键；
[0020] (6-1-2)按下启动按键，单片机向三相电路输出PWM变加速波，电机逐渐加速，3个 霍尔传感器检测位置信息，单片机将3个霍尔传感器的位置信息构成位置状态逻辑字后存 储到存储器中；
[0021] (6-1-3)单片机读取任一个霍尔传感器的位置信号，得到该霍尔传感器的两次低 电平到高电平跳变的时间差t;
[0022] 设定计时间隔t2 = (t0+t)/2 ;
[0023] 当t2 <t0时，每隔时间T，循环计算t及t2 ;
[0024] 当t2 =t0时，单片机停止变加速波的输出，单片机输出稳定波，电机稳定运行；
[0025] (6-2)电机加速及稳定运行过程中的换相
[0026] 单片机读取换相时序表中的当前时刻的标准位置状态逻辑字，同时读取检测的位 置状态逻辑字，将二者进行比较；
[0027] 如果二者不一致，则将换相时序表中的当前时刻的标准位置状态逻辑字换为检测 的位置状态逻辑字的前一个标准位置状态逻辑，从而实现换相；
[0028] (6-3)电机加速及稳定运行过程中的力矩检测
[0029] 单片机以时间间隔T循环读取电流检测电路输出的检测电流Ic，如果Ic<II，则 单片机控制报警器报警，显示器显示力矩过小的信息；同时单片机停止输出PWM稳定波，电 机停止运行。
[0030] 作为优选，还包括电阻R14和放大器D3 ;放大器D2的输出端与放大器D3的反向 输入端电连接，放大器D3的同相输入端与1. 6V电压连接，放大器D3的输出端与单片机电 连接；
[0031 ] 单片机读取放大器D3输出的电平值，当放大器D3输出的电平值为0时，单片机禁 止PWM变加速波及PWM稳定波输出，显示器显示电机过流；同时单片机控制报警器报警。
[0032] 作为优选，在步骤(6-1-2)之前还包括